JP5301565B2 - Biomaterial manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は生体材料およびその製造方法に関し、特に、脱細胞化された魚鱗から生体材料を製造する方法に関する。製造された生体材料は組織の修復および移植の分野に用いることが可能である。   The present invention relates to a biomaterial and a method for producing the same, and more particularly to a method for producing a biomaterial from decellularized fish scales. The manufactured biomaterial can be used in the field of tissue repair and transplantation.

組織工学は生物学的及び薬学的な生体材料と密接に関連しており、移植手術を行う患者の血管新生や、組織統合、組織再構成を強化させることができる。生体材料は人工的に合成された材料であり、人工器官の再構成、修復または補修に適用され、ひいては人体組織に取って代わる。   Tissue engineering is closely related to biological and pharmaceutical biomaterials, and can enhance angiogenesis, tissue integration, and tissue remodeling in patients undergoing transplant surgery. Biomaterials are artificially synthesized materials that are applied to the reconstruction, repair or repair of prosthetic organs and thus replace human tissue.

数十年来、コラーゲン繊維、ヒドロキシアパタイト(HAP)およびリン酸三カルシウム(TCP)は、いずれも多くのデータによって証明され、かつ人体組織移植に安全に用いられうる生体材料である。しかしながら、これらの生体材料には、機械的強度不足、架橋工程での化学物質の残留、および人畜共通疾病感染等の欠点が存在する。   For decades, collagen fibers, hydroxyapatite (HAP) and tricalcium phosphate (TCP) are all biomaterials that are proven by many data and can be safely used for human tissue transplantation. However, these biomaterials have drawbacks such as insufficient mechanical strength, residual chemical substances in the cross-linking process, and zoonotic disease infection.

従って、機械的強度を強化し、かつ、組織の修復および移植の過程において人畜共通疾病感染の確率を低下させた、新たな生体材料を提供することが必要である。   Accordingly, there is a need to provide new biomaterials with enhanced mechanical strength and reduced probability of zoonotic infection during the process of tissue repair and transplantation.

本発明の目的は、機械的強度を強化し、かつ、組織の修復および移植の過程において人畜共通疾病感染の確率を低下させた、新たな生体材料を提供することである。   It is an object of the present invention to provide a new biomaterial with enhanced mechanical strength and reduced probability of zoonotic infection during the process of tissue repair and transplantation.

本発明のさらに別の目的は、上記の生体材料を提供して組織修復および組織移植に用いることである。   Yet another object of the present invention is to provide the biomaterial described above and use it for tissue repair and tissue transplantation.

本発明のさらに別の目的は、上記の生体材料を製造する方法を提供することである。   Still another object of the present invention is to provide a method for producing the biomaterial described above.

本発明は魚鱗から生体材料を製造する方法を提供し、当該方法は、魚鱗を脱細胞化し、さらに、一定量の顆粒に粉砕するステップを含み、これらの顆粒には海綿状マトリックスと海綿状粉末との混合物が含まれる。   The present invention provides a method for producing biomaterials from fish scales, the method comprising the steps of decellularizing the fish scales and further crushing them into a certain amount of granules, these granules comprising a spongy matrix and a spongy powder. And mixtures with.

本発明の生体材料を製造する方法は、前記海綿状マトリックスおよび海綿状粉末を200℃以下の温度で押出し成形して、フレーク状(flaky form)もしくは不定形塊状(lump form)にするか、あるいは特定の金型を用いて特定形状とするステップをさらに含んでもよい。   The method for producing the biomaterial of the present invention comprises extruding the spongy matrix and the spongy powder at a temperature of 200 ° C. or lower to form a flaky form or a lump form, or You may further include the step which makes it a specific shape using a specific metal mold | die.

本発明の生体材料を製造する方法において、魚鱗を粉砕する前に、魚鱗を脱水するステップをさらに含んでもよい。前記脱水ステップでは、魚鱗を含水量が50%未満になるまで脱水してもよい。前記魚鱗を脱水するステップの前に、魚鱗を洗浄するステップをさらに含んでもよい。ただし、魚鱗を脱細胞化するステップは前記魚鱗を洗浄するステップの前であってもよい。魚鱗を脱細胞化するステップは魚鱗を脱水するステップの前であってもよい。   The method for producing a biomaterial of the present invention may further include a step of dewatering the fish scales before crushing the fish scales. In the dehydration step, the fish scales may be dehydrated until the water content is less than 50%. A step of washing the fish scales may be further included before the step of dewatering the fish scales. However, the step of decellularizing the fish scales may be before the step of washing the fish scales. The step of decellularizing the fish scales may be before the step of dehydrating the fish scales.

本発明の生体材料を製造する方法は、海綿状マトリックスおよび海綿状粉末を顆粒中から分離するステップをさらに含んでもよい。   The method for producing the biomaterial of the present invention may further comprise separating the spongy matrix and the spongy powder from the granules.

本発明における原料の魚鱗としては、直径の平均サイズが20cm未満の魚鱗、例えば、大きなサイズ(10〜20cm)の魚鱗が可能であるが、小さなサイズの魚鱗でもよい。本発明の生体材料を製造する方法においては、魚鱗の生体材料の天然結合および立体構造を留めていることに重点があり、魚鱗の粉砕程度については特に限定されない。一般には、魚鱗を顆粒の直径の平均サイズが10,000μm未満になるまで粉砕する。使用する魚鱗原料の直径の平均サイズが10,000μm未満であって、さらに適宜粉砕する必要がある場合には、より小さい顆粒サイズに粉砕する。例えば、顆粒の直径の平均サイズが10μm未満になるまで粉砕することが可能である。   As the raw fish scales in the present invention, fish scales having an average diameter of less than 20 cm, for example, fish scales having a large size (10 to 20 cm) are possible, but fish scales having a small size may be used. In the method for producing the biomaterial of the present invention, there is an emphasis on retaining the natural bond and the three-dimensional structure of the fish scale biomaterial, and the degree of fish scale crushing is not particularly limited. Generally, fish scales are ground until the average size of the granule diameter is less than 10,000 μm. When the average size of the fish scale material to be used is less than 10,000 μm and it is necessary to further pulverize appropriately, it is pulverized to a smaller granule size. For example, it is possible to grind until the average size of the granule diameter is less than 10 μm.

本発明はさらに別の、魚鱗から生体材料を製造する方法を提供する。当該方法は、魚鱗を脱細胞化し、さらに、押出し工程を行って、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とするステップを含む。   The present invention provides still another method for producing a biomaterial from fish scales. The method includes the steps of decellularizing fish scales and further performing an extrusion process to obtain a specific shape using a flake shape or an irregular shape, or a specific mold.

本発明の生体材料を製造する方法において、前記押出し工程は200℃以下の温度で行われる。ただし、魚鱗の押出し工程を行う前に、魚鱗を洗浄するステップをさらに含んでもよい。洗浄ステップの終了後、かつ魚鱗の押出し工程を行う前に、魚鱗を脱水するステップをさらに含んでもよい。前記脱水ステップでは、魚鱗を含水量が50%未満になるまで脱水してもよい。ただし、魚鱗を脱細胞化するステップは魚鱗を洗浄するステップの前であってもよい。魚鱗を脱細胞化するステップは魚鱗を脱水するステップの前であってもよい。魚鱗の押出し工程を行う前に、魚鱗を水中に浸漬するステップをさらに含んでもよい。   In the method for producing a biomaterial of the present invention, the extrusion step is performed at a temperature of 200 ° C. or lower. However, the step of washing the fish scales may be further included before the fish scale extrusion process. It may further include a step of dewatering the fish scales after the end of the washing step and before performing the fish scale extrusion process. In the dehydration step, the fish scales may be dehydrated until the water content is less than 50%. However, the step of decellularizing fish scales may be before the step of washing fish scales. The step of decellularizing the fish scales may be before the step of dehydrating the fish scales. A step of immersing fish scales in water may be further included before performing the fish scale extrusion process.

本発明の魚鱗から生体材料を製造する具体的な方法によれば、前記製造プロセスは、脱細胞化した魚鱗を含水量が50%未満になるまで脱水するステップ、および、脱水後の魚鱗を、粉砕された顆粒の直径の平均サイズが10,000μm未満になるまで粉砕するステップを含み、粉砕された顆粒のそれぞれには海綿状マトリックスと海綿状粉末との混合物が含まれる。本発明の一実施形態では、魚鱗を含水量が25%未満になるまで脱水し、かつ粉砕された顆粒の直径の平均サイズは5,000μm未満である。   According to a specific method for producing a biomaterial from the fish scales of the present invention, the production process includes the steps of dehydrating the decellularized fish scales until the water content is less than 50%, and the dehydrated fish scales, Crushing until the average diameter of the milled granules is less than 10,000 μm, each milled granule comprising a mixture of a spongy matrix and a spongy powder. In one embodiment of the present invention, fish scales are dehydrated until the water content is less than 25%, and the average size of the diameter of the crushed granules is less than 5,000 μm.

一方、本発明の魚鱗から生体材料を製造するプロセスには、200℃以下の温度で処理を行うことを含む。   On the other hand, the process for producing a biomaterial from the fish scales of the present invention includes performing the treatment at a temperature of 200 ° C. or lower.

本発明はさらに、前記方法を用いて魚鱗から製造される生体材料を提供する。   The present invention further provides a biomaterial produced from fish scales using the method.

本発明の方法を用いて製造された生体材料は、魚鱗の生体材料の本来の結合および立体構造を留めており、当該生体材料は良好な機械的強度を有し、組織修復および組織移植に用いることが可能であって、かつ、組織の修復および移植の過程において人畜共通疾病の感染確率を大幅に低下させることが可能である。   The biomaterial produced using the method of the present invention retains the original binding and three-dimensional structure of the fish scale biomaterial, which has good mechanical strength and is used for tissue repair and tissue transplantation. And it is possible to greatly reduce the probability of zoonotic infection in the process of tissue repair and transplantation.

本発明の生体材料を製造する方法の第一のフローの概略図Schematic of the first flow of the method for producing the biomaterial of the present invention 本発明の生体材料を製造する方法の第二のフローの概略図Schematic of the second flow of the method for producing the biomaterial of the present invention 本発明の実施例1および実施例2の生体材料を製造する方法の第一のフローの概略図Schematic of the first flow of the method for producing biomaterials of Example 1 and Example 2 of the present invention 本発明の実施例1および実施例2の生体材料を製造する方法の第二のフローの概略図Schematic of the second flow of the method for producing biomaterials of Example 1 and Example 2 of the present invention 本発明の実施例3の生体材料を製造する方法の第一のフローの概略図Schematic of the first flow of the method for producing the biomaterial of Example 3 of the present invention 本発明の実施例3の生体材料を製造する方法の第二のフローの概略図Schematic of the second flow of the method for producing the biomaterial of Example 3 of the present invention 本発明の生体材料と共に3T3細胞(繊維芽細胞)を五日間培養したSEM(走査型電子顕微鏡)図SEM (Scanning Electron Microscope) diagram of 3T3 cells (fibroblasts) cultured for 5 days with the biomaterial of the present invention 本発明の生体材料と共に骨芽細胞を五日間培養したSEM図SEM diagram of osteoblasts cultured for 5 days with the biomaterial of the present invention 本発明の生体材料と共に3T3細胞(繊維芽細胞)を五日間培養した共焦点顕微鏡図Confocal micrograph of 3T3 cells (fibroblasts) cultured with the biomaterial of the present invention for 5 days 本発明の生体材料と共に骨芽細胞を五日間培養した共焦点顕微鏡図Confocal micrograph of osteoblasts cultured for 5 days with the biomaterial of the present invention 本発明の生体材料と共に骨芽細胞を五日間培養したヘマトキシリン・エオジン(H&E)染色図Hematoxylin and eosin (H & E) staining diagram of osteoblasts cultured for 5 days with the biomaterial of the present invention

以下、本発明の利点および思想をさらに開示するために、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, in order to further disclose the advantages and ideas of the present invention, it will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の生体材料を製造する方法の第一のフローの概略図である図1Aを参照する。本発明の生体材料製造プロセスは、魚鱗9を脱細胞化し(ステップS10)、かつ魚鱗9を含水量が50%未満になるまで脱水する(ステップS20)ステップを含む。脱水・粉砕後の魚鱗9の顆粒の直径の平均サイズは10,000μm未満である。好ましくは、魚鱗9を含水量が25%未満になるまで脱水し、かつ、顆粒の直径の平均サイズが5,000μm未満になるまで粉砕する。   Reference is made to FIG. 1A, which is a schematic diagram of a first flow of a method for producing a biomaterial of the present invention. The biomaterial manufacturing process of the present invention includes the steps of decellularizing the fish scale 9 (step S10) and dehydrating the fish scale 9 until the water content is less than 50% (step S20). The average size of the granules of fish scale 9 after dehydration and pulverization is less than 10,000 μm. Preferably, the fish scale 9 is dehydrated until the water content is less than 25%, and pulverized until the average size of the granule diameter is less than 5,000 μm.

この魚鱗9は冷蔵または冷凍させた状態で生体材料の製造に提供される。本発明は直径の平均サイズが20cm未満の魚鱗9を選択する。まず、魚鱗9を脱細胞化する(ステップS10)。脱細胞化は低張液、界面活性剤、Triton X-100、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、タンパク質分解酵素阻害剤、デオキシリボヌクレアーゼ(DNase)、およびリボヌクレアーゼ(RNase)等の試薬を用いて魚鱗9に付着した細胞を除去する。この目的は、魚鱗9より製造される生体材料が、表面に付着した細胞により組織の修復および移植に影響を与え、ひいては被移植体の免疫反応を誘発し、さらには拒絶反応を生じうることを避けることである。魚鱗9の脱水操作(ステップS12)を行う前に、まず魚鱗9を他の洗剤を用いて洗浄する(ステップS11)必要がある。これらの洗剤としては、例えば、界面活性剤、洗浄剤、温水、および60℃エタノールのような極性溶媒が可能であるが、これらに限られない。しかしながら、本発明ではいかなる特定の洗浄ステップも限定しないが、いずれの場合も魚鱗9をリムルス試験(limulus amebocyte lysate, LAL test)にパスする程度まで洗浄する必要があり、洗浄後の魚鱗9のリムルス試験における検査値は1,000Eu/ml未満でなければならない。   The fish scales 9 are provided for the production of biomaterials in a refrigerated or frozen state. The present invention selects fish scales 9 having an average diameter of less than 20 cm. First, the fish scale 9 is decellularized (step S10). Decellularization is performed on fish scale 9 using reagents such as hypotonic solution, surfactant, Triton X-100, sodium dodecyl sulfate (SDS), proteolytic enzyme inhibitor, deoxyribonuclease (DNase), and ribonuclease (RNase). Remove attached cells. The purpose of this is that biomaterials produced from fish scale 9 can affect tissue repair and transplantation by cells attached to the surface, and thus induce an immune response in the recipient, and can also cause rejection. Is to avoid. Before performing the dewatering operation of the fish scale 9 (step S12), it is first necessary to wash the fish scale 9 using another detergent (step S11). These detergents can include, but are not limited to, surfactants, detergents, hot water, and polar solvents such as 60 ° C ethanol. However, the present invention does not limit any specific washing step, but in any case, it is necessary to wash fish scale 9 to such an extent that it passes the limulus test (limulus amebocyte lysate, LAL test). The test value in the test must be less than 1,000 Eu / ml.

本発明の生体材料を製造する方法の第二のフローの概略図である図1Bを参照する。そのステップは第一のフローと概ね同様であり、脱細胞化のステップ(ステップS10)が洗浄ステップ(ステップS11)の後に位置することのみが異なる。魚鱗9を洗浄する(ステップS11)前に脱細胞化操作(ステップS10)を行うか、それとも魚鱗9を洗浄した(ステップS11)後に脱細胞化操作(ステップS10)を行うかを問わず、両者はいずれも順次以下のステップに進むことができる。   Reference is made to FIG. 1B, which is a schematic diagram of a second flow of the method for producing a biomaterial of the present invention. The steps are generally the same as the first flow, except that the decellularization step (step S10) is located after the washing step (step S11). Regardless of whether the decellularization operation (step S10) is performed before the fish scale 9 is washed (step S11), or the decellularization operation (step S10) is performed after the fish scale 9 is washed (step S11). Can proceed to the following steps in sequence.

その後、魚鱗9を脱水する(ステップS12)。脱水方法は、圧縮空気脱水器(エアスプレー)、オーブン、冷凍乾燥または他の従来の脱水方法を用いることが可能である。また、魚鱗9をエタノールまたは他の極性有機溶媒に浸漬して当該魚鱗9を乾燥させてもよい。魚鱗9を含水量が50%未満になるまで脱水するためであり、好ましい状態としては、含水量は25%未満である。続いてこれら脱水後の魚鱗9を顆粒の直径の平均サイズが10,000μm未満になるまで粉砕する。好ましい状態としては、顆粒の直径は約5,000μmである。また、粉砕後の顆粒には海綿状マトリックス14と海綿状粉末15との混合物が含まれる。そのため、本発明は、例えば「篩い」のようなフィルター器具を用いて当該粉砕後の顆粒をフィルター処理することで、さらに海綿状マトリックスと海綿状粉末を分離する。このフィルター処理ステップにおいて、ふるい効果を高めるために振動手段を用いてもよい。これにより、フィルター器具によってフィルター処理された顆粒は粉末の形態で生体材料として使用され、フィルター処理後に残った顆粒はマトリックスの形態で生体材料として使用される。そのため、魚鱗9を粉砕する装置は特定の粉砕機に限定されない。粉砕後の顆粒の平均サイズが10,000μmを超えなければ、好ましい状態としては直径が5,000μm未満であれば、魚鱗9のサイズを減少させる任意の粉砕装置であってよい。   Thereafter, the fish scale 9 is dehydrated (step S12). The dewatering method can be a compressed air dehydrator (air spray), oven, freeze drying or other conventional dewatering methods. Further, the fish scale 9 may be dried by immersing the fish scale 9 in ethanol or another polar organic solvent. This is to dehydrate the fish scales 9 until the water content is less than 50%, and in a preferred state, the water content is less than 25%. Subsequently, these dewatered fish scales 9 are pulverized until the average size of the diameter of the granules is less than 10,000 μm. In a preferred state, the diameter of the granules is about 5,000 μm. Further, the pulverized granule contains a mixture of the spongy matrix 14 and the spongy powder 15. Therefore, the present invention further separates the spongy matrix and the spongy powder by filtering the pulverized granules using a filter device such as “sieving”. In this filtering step, vibration means may be used to enhance the sieving effect. Thereby, the granules filtered by the filter device are used as a biomaterial in the form of a powder, and the granules remaining after the filtering are used as a biomaterial in the form of a matrix. Therefore, the apparatus which grinds the fish scale 9 is not limited to a specific grinder. If the average size of the granules after pulverization does not exceed 10,000 μm, a preferable state may be any pulverizer that reduces the size of fish scale 9 as long as the diameter is less than 5,000 μm.

無菌の生体材料を生産するために、製造プロセスはさらに、押出し(ステップS16)、フィルター処理、全体または部分的な乾燥、および滅菌を行うステップを含んでもよい。好ましい実施形態においては、これらのステップは加熱条件下であるか否かを問わず、実行可能である。当該生体材料は、様々な結合組織修復用組成物や、他の活性/不活性成分と混合してもよい。   In order to produce sterile biomaterials, the manufacturing process may further include performing extrusion (step S16), filtering, whole or partial drying, and sterilization. In a preferred embodiment, these steps can be performed whether or not under heating conditions. The biomaterial may be mixed with various connective tissue repair compositions and other active / inactive ingredients.

また、脱水後の魚鱗9を押出処理することにより、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状の生体材料を生成することが可能である。この押出処理には温度変化(加熱でも、低温ひいては冷凍でもよい)の工程を含んでもよいが、200℃以上の温度になってはならない。洗浄ステップ(ステップS11)の後、魚鱗9を200℃以下の温度に置いて押出し(ステップS16)を行って、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定の形状17とされた生体材料を製造する。脱水後の魚鱗9は押出し操作が容易である。押出し工程(ステップS16)を行う前に、魚鱗9を水中に浸漬するステップ(ステップS18)を任意に加えてもよい。ただし、このステップは洗浄ステップ(ステップS11)の後に行う必要がある。また、本発明にはさらに別の実施形態があり、当該生体材料はマトリックスであるか粉末の形態であるかを問わず、いずれも押出し工程(ステップS16)を行うことが可能であって、当該生体材料をフレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて形態17に転換する。当該押出し工程は200℃以下の温度で行われる。しかしながら、本発明の加熱処理は上記のように押出し工程に限定されるわけではなく、当業者であれば、各種の熱押出し、熱加圧、モールディングのステップのような形式の他の加熱処理方式を用いても、当該フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた生体材料を製造することが可能である。   Further, by extruding the fish scales 9 after dehydration, it is possible to produce a biomaterial having a specific shape using a flake shape, an indeterminate shape, or a specific mold. This extrusion process may include a process of temperature change (heating, low temperature and thus freezing), but it should not be 200 ° C. or higher. After the washing step (step S11), the fish scale 9 is placed at a temperature of 200 ° C. or lower and extruded (step S16) to obtain a specific shape 17 using a flake shape, an irregular lump shape, or a specific mold. Manufactured biomaterials. The fish scale 9 after dehydration is easy to extrude. Before performing an extrusion process (step S16), you may add arbitrarily the step (step S18) which immerses the fish scale 9 in water. However, this step needs to be performed after the cleaning step (step S11). Further, the present invention has yet another embodiment, regardless of whether the biomaterial is in the form of a matrix or powder, and any of the extruding steps (step S16) can be performed, The biomaterial is converted into Form 17 using a flake shape, an irregular shape, or a specific mold. The extrusion process is performed at a temperature of 200 ° C. or lower. However, the heat treatment of the present invention is not limited to the extrusion process as described above, and those skilled in the art can use other heat treatment methods such as various types of heat extrusion, heat pressurization, and molding steps. It is also possible to manufacture a biomaterial having a specific shape using the flake shape, the irregular lump shape, or a specific mold.

本発明の生体材料は組織修復因子を含むため、組織修復材料を作製することが可能である。この組織修復材料は、様々な組織傷害および組織欠陥部位の修復に用いられる。例えば、本発明の生体材料は、骨欠陥部位、軟骨修復部位、歯槽修復部位若しくは他の軟組織欠陥部位又はそれらの近傍用の注射製剤として調整することが可能である。他の実施形態では、当該生体材料を、外科手術における骨欠陥部位、軟骨修復部位若しくは他の組織欠陥部位又はそれらの近傍への移植やインプラント用の被覆材料とする。そのため、本発明は魚鱗から組織修復材料を有する外科手術移植の結合組織を取得するために用いることが可能であり、特に結合組織欠損部位に用いられる。   Since the biomaterial of the present invention contains a tissue repair factor, it is possible to produce a tissue repair material. This tissue repair material is used to repair various tissue injuries and tissue defect sites. For example, the biomaterial of the present invention can be prepared as an injection preparation for a bone defect site, cartilage repair site, alveolar repair site or other soft tissue defect site or the vicinity thereof. In another embodiment, the biomaterial is a coating material for transplantation or implantation at or near a bone defect site, cartilage repair site or other tissue defect site in a surgical operation. Therefore, the present invention can be used to obtain a connective tissue for surgical transplantation having a tissue repair material from fish scales, particularly for connective tissue defect sites.

以上のように、本発明は魚鱗9から製造される生体材料に関し、かつ、当該生体材料は、粉末;マトリックス;または、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型により特定形状とされた材料であって、様々な組織の修復および移植の分野に応用することが可能である。これら魚鱗9から得られる材料はまた、粉末やマトリックスであるか、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた生体材料であるかを問わず、いずれも組織修復因子を含み、かつ、規則性が異なりうる(形状によって修復方式が異なりうる。例えば、骨修復と皮膚修復とで修復方式は異なる)。   As described above, the present invention relates to a biomaterial manufactured from fish scale 9, and the biomaterial is a powder; a matrix; or a flake-shaped or irregular-shaped lump, or a material having a specific shape by a specific mold. Thus, it can be applied to various tissue repair and transplantation fields. Regardless of whether the material obtained from these fish scales 9 is a powder or a matrix, a flaky shape or an indeterminate shape, or a biomaterial made into a specific shape using a specific mold, any tissue repair is possible. There are factors and regularity may be different (the repair method may be different depending on the shape. For example, the repair method is different between bone repair and skin repair).

以下に本発明の技術内容を詳細に記述するが、これらに限られるものではない。   The technical contents of the present invention are described in detail below, but the present invention is not limited to these.

実施例1:マトリックス形態
本発明の実施例1の生体材料を製造する第一のフローの概略図である図1Cを参照する。このプロセスは魚鱗を脱細胞化するステップ(ステップS20)からスタートする。続いて、魚鱗の洗浄操作(ステップS19)が行われる。洗浄後の魚鱗のリムルス試験における検査値は1,000Eu/ml未満でなければならない。本発明の実施例1の生体材料を製造する第二のフローの概略図である図1Dを参照する。このプロセスは魚鱗の洗浄操作(ステップS19)からスタートする。洗浄後の魚鱗のリムルス試験における検査値は1,000Eu/ml未満でなければならない。続いて、魚鱗を脱細胞化するステップ(ステップS20)が行われる。
Example 1: Matrix Form Reference is made to FIG. 1C, which is a schematic diagram of a first flow for producing the biomaterial of Example 1 of the present invention. This process starts from the step of decellularizing fish scales (step S20). Subsequently, a fish scale cleaning operation (step S19) is performed. The test value in the fish scale limulus test after washing should be less than 1,000 Eu / ml. Reference is made to FIG. 1D, which is a schematic diagram of a second flow for producing the biomaterial of Example 1 of the present invention. This process starts from a fish scale washing operation (step S19). The test value in the fish scale limulus test after washing should be less than 1,000 Eu / ml. Subsequently, a step of decellularizing the fish scale (step S20) is performed.

魚鱗を洗浄する(ステップS19)前に脱細胞化操作(ステップS20)を行うか、それとも魚鱗を洗浄した(ステップS19)後に脱細胞化操作(ステップS20)を行うかを問わず、両ステップはいずれも順次次のステップに進むことができる。   Regardless of whether the decellularization operation (step S20) is performed before washing the fish scales (step S19) or the decellularization operation (step S20) is performed after the fish scales are washed (step S19), Either can proceed to the next step in sequence.

その後、ステップS21に進み、魚鱗は含水量が50%未満になるまで脱水される。次いでステップS22で、脱水された魚鱗は顆粒の直径の平均サイズが10,000μm未満になるまで粉砕される。これらの顆粒には海綿状マトリックスと海綿状粉末との混合物が含まれる。ステップS23はフィルター処理を行うステップであり、フィルター器具を用いて混合物中からマトリックスを分離する。   Then, it progresses to step S21 and fish scales are dehydrated until the water content becomes less than 50%. Next, in step S22, the dehydrated fish scales are pulverized until the average size of the diameter of the granules is less than 10,000 μm. These granules contain a mixture of a spongy matrix and a spongy powder. Step S23 is a step of performing a filtering process, and the matrix is separated from the mixture using a filter device.

従って、フィルター処理ステップ後にマトリックスが得られ、このマトリックスにはHAP、TCPおよびコラーゲンタンパク質から構成される繊維組織が含まれる。   Thus, a matrix is obtained after the filtering step, which includes fibrous tissue composed of HAP, TCP and collagen proteins.

実施例2:粉末形態
本発明の実施例2の生体材料を製造する第一のフローの概略図である図1C、および第二のフローの概略図である図1Dを再度参照する。粉末形態の生体材料を製造するプロセスは、マトリックス形態の生体材料を製造するプロセスと類似している。上記の通り、粉砕後の顆粒には海綿状マトリックスと海綿状粉末との混合物が含まれる。ステップS23はフィルター処理を行うステップである。粉末形態の生体材料を製造する際に異なる点は、フィルター器具を用いて混合物中から粉末を分離する点である。そのため、粉末形態は一定の機械的構造を有する(ここでいう機械的構造とは、本発明は生体材料に対して酵素による処理を行っていないため、生体材料本来の機械的構造が完全に保たれていることを指す。すなわち、コラーゲンタンパク質およびヒドロキシアパタイト等の成分が保たれているのみならず、当該材料の天然の立体構造および鎖状構造もすべて完全に保たれている)。さらに、マトリックス形態と異なり、粉末顆粒の直径サイズは5,000μm未満である。
Example 2: Powder Form Referring again to FIG. 1C, which is a schematic diagram of the first flow for producing the biomaterial of Example 2 of the present invention, and FIG. 1D, which is a schematic diagram of the second flow. The process of manufacturing a biomaterial in powder form is similar to the process of manufacturing a biomaterial in matrix form. As described above, the pulverized granule contains a mixture of a spongy matrix and a spongy powder. Step S23 is a step for performing filter processing. The difference in producing a biomaterial in powder form is that the powder is separated from the mixture using a filter device. Therefore, the powder form has a certain mechanical structure (the mechanical structure here means that the mechanical structure of the biomaterial is completely maintained because the present invention does not treat the biomaterial with an enzyme. In other words, not only the components such as collagen protein and hydroxyapatite are retained, but also the natural three-dimensional structure and chain structure of the material are completely retained). Furthermore, unlike the matrix form, the diameter size of the powder granules is less than 5,000 μm.

実施例3:フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた形態
本発明の実施例3の生体材料を製造する第一のフローの概略図である図1Eを参照する。その目的は、魚鱗から、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた生体材料を製造することである。このプロセスは魚鱗を脱細胞化するステップ(ステップS30)からスタートする。その後、魚鱗の洗浄操作(ステップS29)が行われる。洗浄後の魚鱗のリムルス試験における検査値は1,000Eu/ml未満でなければならない。本発明の実施例3の生体材料を製造する第二のフローの概略図である図1Fを参照する。その目的は、魚鱗から、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた生体材料を製造することである。このプロセスは魚鱗の洗浄操作(ステップS29)からスタートする。洗浄後の魚鱗のリムルス試験における検査値は1,000Eu/ml未満でなければならない。その後、魚鱗を脱細胞化するステップ(ステップS30)が行われる。
Example 3: A flake shape or an irregular shape, or a specific shape using a specific mold. See FIG. 1E, which is a schematic diagram of a first flow for producing a biomaterial according to Example 3 of the present invention. To do. The purpose is to produce a biomaterial having a specific shape from fish scales using a flake shape, an irregular lump shape, or a specific mold. This process starts from the step of decellularizing fish scales (step S30). Thereafter, a fish scale cleaning operation (step S29) is performed. The test value in the fish scale limulus test after washing should be less than 1,000 Eu / ml. Reference is made to FIG. 1F, which is a schematic diagram of a second flow for producing the biomaterial of Example 3 of the present invention. The purpose is to produce a biomaterial having a specific shape from fish scales using a flake shape, an irregular lump shape, or a specific mold. This process starts from a fish scale washing operation (step S29). The test value in the fish scale limulus test after washing should be less than 1,000 Eu / ml. Thereafter, a step (step S30) of decellularizing fish scales is performed.

魚鱗を洗浄する(ステップS29)前に脱細胞化操作(ステップS30)を行うか、それとも魚鱗を洗浄した(ステップS29)後に脱細胞化操作(ステップS30)を行うかを問わず、両者はいずれも順次以下のステップに進むことができる。   Regardless of whether the decellularization operation (step S30) is performed before washing the fish scales (step S29) or the decellularization operation (step S30) is performed after the fish scales are washed (step S29), Can also proceed to the following steps in sequence.

その後、ステップS31に進み、ステップS31において、魚鱗は含水量が25%未満になるまで脱水される。次いでステップS32で、脱水された魚鱗は顆粒の直径の平均サイズが5,000μm未満になるまで粉砕される。これらの顆粒には海綿状マトリックスと海綿状粉末との混合物が含まれる。ステップS33はフィルター処理を行うステップであり、フィルター器具を用いて混合物中からマトリックスおよび粉末を分離する。ステップS34では、このマトリックスおよび粉末の押出しを行う。マトリックスおよび粉末の押出しはそれぞれに行われてもよく、マトリックスおよび粉末を混合した後に押出しが行われてもよい。例えば骨修復用の生体材料であるか皮膚修復用の生体材料であるかといった、製造する生体材料の使用用途の違いにより、マトリックスと粉末とを異なる所要量の割合で混合することが可能である。   Thereafter, the process proceeds to step S31, and in step S31, the fish scales are dehydrated until the water content is less than 25%. Next, in step S32, the dehydrated fish scales are crushed until the average size of the diameter of the granules is less than 5,000 μm. These granules contain a mixture of a spongy matrix and a spongy powder. Step S33 is a step of performing a filtering process, and the matrix and the powder are separated from the mixture using a filter device. In step S34, the matrix and powder are extruded. The extrusion of the matrix and the powder may be performed separately, and the extrusion may be performed after mixing the matrix and the powder. It is possible to mix the matrix and powder in different required proportions depending on the use application of the biomaterial to be manufactured, for example, biomaterial for bone repair or biomaterial for skin repair .

フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた生体材料を製造する方法には二種類あり、一つ目の方法は、洗浄ステップ(ステップS29)の後に後続の操作を直接行う方法である。二つ目の方法は、図1Eおよび図1Fに示すように、押出しステップの前に、まず魚鱗を洗浄し脱水するステップを行う方法である。   There are two types of methods for producing a flake-shaped or irregular-shaped lump, or a biomaterial having a specific shape using a specific mold. The first method is a subsequent operation after the washing step (step S29). This is a direct method. As shown in FIGS. 1E and 1F, the second method is a method in which a fish scale is first washed and dehydrated before the extrusion step.

そのため、脱水後の魚鱗であるか、未脱水であるが洗浄後の魚鱗であるか、それとも魚鱗から得られたマトリックス形態および粉末形態の生体材料であるかを問わず、いずれの場合も押出しステップを行って、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた生体材料を生成する。1種の魚鱗全体または様々な種類の魚鱗から得られる生体材料を用いて、まず低温下で100g/2.5cmよりも大きい圧力で押出しを行う。好ましい圧力は1kg/2.5cmである。さらに、200℃の高温下の押出し金型に送って押出しを行う(このステップの重点は押出し操作であって、押出し温度は例示的な説明に過ぎない。低温(例えば−18℃〜4℃)下で押し出しても、高温(例えば30℃〜60℃)下で押し出してもよいが、好ましくは200℃を超えるべきではない。温度の違いによって具体的な押出し力および押出し時間は異なり、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とされた生体材料が得られる)。押出し操作を行う前に、当該生体材料の架橋作用を加熱または適切な濃度の化学架橋剤(例えば、グルタルアルデヒド、EDCまたは他の一般的に用いられる化学架橋剤が可能)を加えることにより架橋させてもよい。ただし、生体材料において、架橋剤はアミン類または他の反応性成分と反応しうる。 Therefore, it is an extrusion step in any case, whether it is dehydrated fish scales, undehydrated but washed fish scales, or a matrix and powdered biomaterial obtained from fish scales. To produce a biomaterial having a specific shape using a flake shape, an indeterminate lump shape, or a specific mold. First, extrusion is performed at a temperature higher than 100 g / 2.5 cm 3 at a low temperature using a whole kind of fish scales or biomaterials obtained from various kinds of fish scales. A preferred pressure is 1 kg / 2.5 cm 3 . Further, the extrusion is carried out by feeding to an extrusion mold at a high temperature of 200 ° C. (The emphasis of this step is an extrusion operation, and the extrusion temperature is merely an illustrative explanation. Low temperature (for example, −18 ° C. to 4 ° C.) Although it may be extruded at a lower temperature or at a higher temperature (for example, 30 ° C. to 60 ° C.), it should preferably not exceed 200 ° C. The specific extrusion force and extrusion time differ depending on the temperature, and the flake shape Alternatively, an indeterminate lump or a biomaterial having a specific shape using a specific mold can be obtained). Prior to the extrusion operation, the cross-linking action of the biomaterial is cross-linked by heating or adding an appropriate concentration of a chemical cross-linking agent (eg, glutaraldehyde, EDC or other commonly used chemical cross-linking agents are possible). May be. However, in biomaterials, the crosslinker can react with amines or other reactive components.

本発明の脱細胞化の工程において、一部の水溶性タンパク質およびグルコサミノグリカンが洗浄により除かれる以外、本来のコラーゲンタンパク質、弾性タンパク質繊維および大部分のグルコサミノグリカンは依然として天然細胞外間質の構造内に保たれる。そのため、脱細胞化された生体材料は、自然に細胞移入することができ、さらに、かなり良好な生体適合性を有する。   In the decellularization process of the present invention, except that some water-soluble proteins and glucosaminoglycans are removed by washing, the original collagen protein, elastic protein fiber, and most glucosaminoglycans are still in the natural extracellular space. Kept within the quality structure. Therefore, the decellularized biomaterial can be naturally transferred to the cell, and has a considerably good biocompatibility.

図2Aは本発明の生体材料20と共に3T3細胞(繊維芽細胞22)を五日間培養したSEM図であり、図2Bは本発明の生体材料20と共に骨芽細胞24を五日間培養したSEM図である。これらの図は、繊維芽細胞22であるか骨芽細胞24であるかを問わず、本発明の生体材料20を用いると、いずれの場合もかなり完全に生育できることを示している。   FIG. 2A is an SEM diagram in which 3T3 cells (fibroblasts 22) are cultured for 5 days with the biomaterial 20 of the present invention, and FIG. 2B is an SEM diagram in which osteoblasts 24 are cultured with the biomaterial 20 of the present invention for 5 days. is there. These figures show that the biomaterial 20 of the present invention can be used to grow fairly completely in any case, regardless of whether the cells are fibroblasts 22 or osteoblasts 24.

図3Aは本発明の生体材料20と共に3T3細胞(繊維芽細胞)を五日間培養した共焦点顕微鏡図であり、図3Bは本発明の生体材料20と共に骨芽細胞を五日間培養した共焦点顕微鏡図である。これらの図は、繊維芽細胞であるか骨芽細胞であるかを問わず、本発明の生体材料20を用いると、いずれの場合もかなり完全に生育できることを示している。   FIG. 3A is a confocal microscope diagram in which 3T3 cells (fibroblasts) are cultured for 5 days with the biomaterial 20 of the present invention, and FIG. 3B is a confocal microscope in which osteoblasts are cultured for 5 days with the biomaterial 20 of the present invention. FIG. These figures show that the biomaterial 20 of the present invention can be used to grow fairly completely in any case regardless of whether it is a fibroblast or an osteoblast.

図4は本発明の生体材料20と共に骨芽細胞24を五日間培養したH&E染色図である。この図は、骨芽細胞24は本発明の生体材料20を用いると、かなり完全に生育できることを示している。   FIG. 4 is an H & E staining diagram in which osteoblasts 24 are cultured for 5 days with the biomaterial 20 of the present invention. This figure shows that osteoblasts 24 can grow fairly completely using the biomaterial 20 of the present invention.

以上は好ましい実施形態および異なる実施形態を用いた本発明の詳細な説明であって、本発明の実施範囲を制限するものではない。また、当業者にとって、多少の改変を適宜行っても本発明の要旨および範囲を逸脱しないことは自明である。
The foregoing is a detailed description of the invention using preferred and different embodiments, and is not intended to limit the scope of the invention. In addition, it is obvious for those skilled in the art that even if some modifications are made as appropriate, the gist and scope of the present invention are not departed.

Claims (19)

魚鱗を脱細胞化し、さらに、顆粒に粉砕するステップを含み、前記顆粒には海綿状マトリックスと海綿状粉末との混合物が含まれる、
魚鱗から生体材料を製造する方法。
Decellularizing the fish scales and further comprising crushing into granules, wherein the granules comprise a mixture of a spongy matrix and a spongy powder;
A method for producing biomaterials from fish scales.
200℃以下の温度で前記海綿状マトリックスおよび前記海綿状粉末を押し出して、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定の形状を得るステップをさらに含む、請求項1に記載の生体材料を製造する方法。   The method according to claim 1, further comprising extruding the spongy matrix and the spongy powder at a temperature of 200 ° C. or less to obtain a specific shape using a flaky shape or an irregular mass, or a specific mold. A method of manufacturing a biomaterial. 魚鱗を粉砕する前に、魚鱗を脱水するステップをさらに含む、請求項1に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 1, further comprising the step of dehydrating the fish scales before crushing the fish scales. 前記脱水ステップは、魚鱗を含水量が50%未満になるまで脱水する、請求項3に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 3, wherein the dehydrating step dehydrates the fish scales until the water content is less than 50%. 魚鱗を脱水するステップの前に、魚鱗を洗浄するステップをさらに含む、請求項3に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 3, further comprising a step of washing the fish scales before the step of dewatering the fish scales. 魚鱗を脱細胞化するステップは、魚鱗を洗浄するステップの前である、請求項5に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 5, wherein the step of decellularizing the fish scale is prior to the step of washing the fish scale. 魚鱗を脱細胞化するステップは、魚鱗を脱水するステップの前である、請求項3に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 3, wherein the step of decellularizing the fish scale is prior to the step of dehydrating the fish scale. 海綿状マトリックスおよび海綿状粉末を前記顆粒中から分離するステップをさらに含む、請求項1に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 1, further comprising separating a spongy matrix and a spongy powder from the granules. 魚鱗を顆粒の直径の平均サイズが10,000μm未満になるまで粉砕する、請求項1に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 1, wherein the fish scales are pulverized until the average size of the diameter of the granules is less than 10,000 µm. 前記魚鱗の直径の平均サイズは20cm未満である、請求項1に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 1, wherein an average size of the fish scale diameter is less than 20 cm. 魚鱗を脱細胞化し、さらに、押出し工程を行って、フレーク状もしくは不定形塊状、或いは特定の金型を用いて特定形状とした材料を形成するステップを含む、
魚鱗から生体材料を製造する方法。
Decellularizing the fish scales, and further performing an extrusion process to form a flake-shaped or irregular-shaped lump, or a material having a specific shape using a specific mold,
A method for producing biomaterials from fish scales.
前記押出し工程は200℃以下の温度で行われる、請求項11に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 11, wherein the extruding step is performed at a temperature of 200 ° C. or less. 魚鱗の押出し工程を行う前に、魚鱗を洗浄するステップをさらに含む、請求項11に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 11, further comprising a step of washing the fish scales before performing the fish scale extrusion process. 洗浄ステップの終了後、かつ魚鱗の押出し工程を行う前に、魚鱗を脱水するステップをさらに含む、請求項13に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 13, further comprising a step of dehydrating the fish scales after completion of the washing step and before performing the fish scale extrusion process. 前記脱水ステップは、魚鱗を含水量が50%未満になるまで脱水する、請求項14に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 14, wherein the dehydrating step dehydrates the fish scales until the water content is less than 50%. 魚鱗を脱細胞化するステップは、魚鱗を脱水するステップの前である、請求項14に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 14, wherein the step of decellularizing the fish scale is prior to the step of dehydrating the fish scale. 魚鱗を脱細胞化するステップは、魚鱗を洗浄するステップの前である、請求項13に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 13, wherein the step of decellularizing the fish scale is prior to the step of washing the fish scale. 魚鱗の押出し工程を行う前に、魚鱗を水中に浸漬するステップをさらに含む、請求項11に記載の生体材料を製造する方法。   The method for producing a biomaterial according to claim 11, further comprising a step of immersing the fish scale in water before performing the fish scale extrusion step. 前記魚鱗の直径の平均サイズは20cm未満である、請求項11に記載の生体材料を製造する方法。
The method for producing a biomaterial according to claim 11, wherein an average size of the fish scales is less than 20 cm.
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